JPS61225801A - 遠赤外線放射発熱体 - Google Patents
遠赤外線放射発熱体Info
- Publication number
- JPS61225801A JPS61225801A JP60068263A JP6826385A JPS61225801A JP S61225801 A JPS61225801 A JP S61225801A JP 60068263 A JP60068263 A JP 60068263A JP 6826385 A JP6826385 A JP 6826385A JP S61225801 A JPS61225801 A JP S61225801A
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- Japan
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- heating element
- far
- ceramic material
- cordierite
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- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は遠赤外線放射発熱体に係る。
遠赤外線を放射する発熱体は、塗料の乾燥、樹脂の硬化
、暖房等に使用され、省エネルギー発熱体として最近非
常に注目されているものである。
、暖房等に使用され、省エネルギー発熱体として最近非
常に注目されているものである。
従来、遠赤外線放射体として、（１）石英管や磁器管の
中にタングステンフィラメントやニクロム線を封入した
もの、（２）金属パイプの中にニクロム線を絶縁物を介
して封入したもの、（３）上記（２）の金属パイプの表
面に放射層としてセラミックをコーティングしたもの等
がある。しかしながら、これら従来の遠赤外線放射体は
、いずれも応答性が悪く立上り時間が長い、強度が低い
などの問題点を有していた。
中にタングステンフィラメントやニクロム線を封入した
もの、（２）金属パイプの中にニクロム線を絶縁物を介
して封入したもの、（３）上記（２）の金属パイプの表
面に放射層としてセラミックをコーティングしたもの等
がある。しかしながら、これら従来の遠赤外線放射体は
、いずれも応答性が悪く立上り時間が長い、強度が低い
などの問題点を有していた。
これに対して例えば窒化チタン等の導電性セラミック材
料を窒化ケイ素等の母材セラミック材料に混合し焼成す
ることによって発熱体を形成させるという方法を本発明
者らは特願昭５９−２００５７２号公報において提案し
ており、このような発熱体は、直接通電自己発熱タイプ
であり、セラミック焼結体であるので強度も大きい。
料を窒化ケイ素等の母材セラミック材料に混合し焼成す
ることによって発熱体を形成させるという方法を本発明
者らは特願昭５９−２００５７２号公報において提案し
ており、このような発熱体は、直接通電自己発熱タイプ
であり、セラミック焼結体であるので強度も大きい。
しかしながら、上記セラミック発熱体において、母材セ
ラミック材料として、例えば窒化ケイ素を用いると、一
般に窒化ケイ素はそれほど安価ではなくまた焼結性があ
まりよくない。これに対して −安価で焼結が容
易なコーディエライトを用いた場合、コーディエライト
の熱膨張率が１．９Ｘ１０−’／℃、と非常に小さいの
に対して、例えば導電性セラミックであるＴｉＮは９．
４ Ｘ １０−’／’ｃと大きく、この発熱体は温度が
変化すると前記熱膨張率の違いによってセラミック組織
中に微視的な歪みが発生するために、発熱体を繰り返し
使用すると、それが組織内の微小クランクとなって電気
抵抗が変化し、また発熱体に急激な熱衝撃が加わった場
合等には割れ易い原因ともなっていた。
ラミック材料として、例えば窒化ケイ素を用いると、一
般に窒化ケイ素はそれほど安価ではなくまた焼結性があ
まりよくない。これに対して −安価で焼結が容
易なコーディエライトを用いた場合、コーディエライト
の熱膨張率が１．９Ｘ１０−’／℃、と非常に小さいの
に対して、例えば導電性セラミックであるＴｉＮは９．
４ Ｘ １０−’／’ｃと大きく、この発熱体は温度が
変化すると前記熱膨張率の違いによってセラミック組織
中に微視的な歪みが発生するために、発熱体を繰り返し
使用すると、それが組織内の微小クランクとなって電気
抵抗が変化し、また発熱体に急激な熱衝撃が加わった場
合等には割れ易い原因ともなっていた。
上記の如き問題点を解決する本発明による手段とは、コ
ーディエライトと、導電性セラミック材料と、熱膨張係
数が前記コーディエライトと前記導電性セラミックとの
中間の値を有する第３のセラミック材料とからなり、通
電により発熱する発熱部と、前記発熱部の表面に形成さ
れた遠赤外線放射層とで構成した遠赤外線放射発熱体に
ある。
ーディエライトと、導電性セラミック材料と、熱膨張係
数が前記コーディエライトと前記導電性セラミックとの
中間の値を有する第３のセラミック材料とからなり、通
電により発熱する発熱部と、前記発熱部の表面に形成さ
れた遠赤外線放射層とで構成した遠赤外線放射発熱体に
ある。
上記構成によれば、発熱体の母材となるコーディエライ
トと、導電性セラミック材料に対して、熱膨張係数が両
者の中間にある第３のセラミック材料を混合して焼成さ
れているため、この第３のセラミック材料がコーディエ
ライトと導電性セラミック材料との熱膨張係数の相違に
よる組織中の熱的歪みを緩和する働きをする。
トと、導電性セラミック材料に対して、熱膨張係数が両
者の中間にある第３のセラミック材料を混合して焼成さ
れているため、この第３のセラミック材料がコーディエ
ライトと導電性セラミック材料との熱膨張係数の相違に
よる組織中の熱的歪みを緩和する働きをする。
従って、本発明によれば安価で焼結の容易なコーディエ
ライトを用いて、繰り返し使用によっても抵抗値が変化
せず、また発熱中に水等がかかった場合等、急激な熱衝
撃に対しても強い遠赤外線放射発熱体を提供することが
できる。゛〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例について説明する。
ライトを用いて、繰り返し使用によっても抵抗値が変化
せず、また発熱中に水等がかかった場合等、急激な熱衝
撃に対しても強い遠赤外線放射発熱体を提供することが
できる。゛〔実施例〕 以下本発明を図に示す実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例の構造を説明する断面図で、１
はパイプ形状の発熱体、２は該発熱体１の表面に形成さ
れた遠赤外線放射層である。発熱体ｌはコーディエライ
ト（熱膨張係数１．９Ｘ１０−６／’Ｃ）６０ｖｏｌχ
、導電性セラミックとして窒化チタン（ＴｉＮＨ熱膨張
係数９．４ ｘ ｘ １０−６／”Ｃ）２８％および第
３のセラミック材料として熱膨張係数がコーディエライ
トとＴｉＮの中間の値３．２ｘｌＱ−”７℃を有する窒
化ケイ素（Ｓｉ、０１）１２ｖｏｌχからなる。なお成
分組成範囲は、コーディエライト９４〜０．２５ ｖｏ
ｌχ、ＴｉＮ５〜９５ｖ。
はパイプ形状の発熱体、２は該発熱体１の表面に形成さ
れた遠赤外線放射層である。発熱体ｌはコーディエライ
ト（熱膨張係数１．９Ｘ１０−６／’Ｃ）６０ｖｏｌχ
、導電性セラミックとして窒化チタン（ＴｉＮＨ熱膨張
係数９．４ ｘ ｘ １０−６／”Ｃ）２８％および第
３のセラミック材料として熱膨張係数がコーディエライ
トとＴｉＮの中間の値３．２ｘｌＱ−”７℃を有する窒
化ケイ素（Ｓｉ、０１）１２ｖｏｌχからなる。なお成
分組成範囲は、コーディエライト９４〜０．２５ ｖｏ
ｌχ、ＴｉＮ５〜９５ｖ。
ｌχ、第３のセラミック材料である５ｉｚ０４１〜９４
％の範囲であればよい。このうちＴｉＮは５％以下では
抵抗が大きすぎて電流が小さくなりすぎ発熱体として使
用できず、また９５％以上では焼結できない。望ましく
は、その適正抵抗値を考慮して１０〜３０ｖｏｌχであ
る。またＳｉ、Ｎ、は１ｖｏｌχ未満では耐熱衝撃特性
の向上効果は全くなく、また９５ｖｏ１％以上では焼結
が困難である。コーディエライトの組成範囲は残余成分
として決まる範囲である。
％の範囲であればよい。このうちＴｉＮは５％以下では
抵抗が大きすぎて電流が小さくなりすぎ発熱体として使
用できず、また９５％以上では焼結できない。望ましく
は、その適正抵抗値を考慮して１０〜３０ｖｏｌχであ
る。またＳｉ、Ｎ、は１ｖｏｌχ未満では耐熱衝撃特性
の向上効果は全くなく、また９５ｖｏ１％以上では焼結
が困難である。コーディエライトの組成範囲は残余成分
として決まる範囲である。
遠赤外線放射層２は、発熱部１中に含まれるＴｉＮおよ
びＳｉ、Ｎ、を酸化することにより遠赤外線（典型的に
は４μｍ以上）の放射率が大きい酸化チタン（Ｔ ｉ
Ｏ□）および酸化ケイ素（ＳｉＯに変化させた被覆層で
、厚さ５０〜１００μｍで発熱部１の表面を被覆してい
る。
びＳｉ、Ｎ、を酸化することにより遠赤外線（典型的に
は４μｍ以上）の放射率が大きい酸化チタン（Ｔ ｉ
Ｏ□）および酸化ケイ素（ＳｉＯに変化させた被覆層で
、厚さ５０〜１００μｍで発熱部１の表面を被覆してい
る。
３は発熱体ｌの両端に形成したステンレスやコバール（
鉄−ニッケル合金）等の導電性金属からなる電極端子、
４は電極端子と発熱体Ｉとを電気的に接続するメタライ
ズ層で、銀又は白金からなる。次に、上記遠赤外線放射
発熱体の製造方法を説明すると、平均粒径１．２〜１．
５μｍのＴｉＮ２８ｖｏｌχおよび平均粒径０．６μｍ
のＳ ｉｓ Ｎ−１２ｖｏｌχに〔コーディエライト６
０ｖｏｌχ〕を混ぜた粉末と水と分散剤（縮合ナフタレ
ンスルホン酸アンモニウム塩）とをポリエチレン容器中
で約４０時間湿式混合し、その後ドラムドライヤーで乾
燥する。
鉄−ニッケル合金）等の導電性金属からなる電極端子、
４は電極端子と発熱体Ｉとを電気的に接続するメタライ
ズ層で、銀又は白金からなる。次に、上記遠赤外線放射
発熱体の製造方法を説明すると、平均粒径１．２〜１．
５μｍのＴｉＮ２８ｖｏｌχおよび平均粒径０．６μｍ
のＳ ｉｓ Ｎ−１２ｖｏｌχに〔コーディエライト６
０ｖｏｌχ〕を混ぜた粉末と水と分散剤（縮合ナフタレ
ンスルホン酸アンモニウム塩）とをポリエチレン容器中
で約４０時間湿式混合し、その後ドラムドライヤーで乾
燥する。
上記粉末１００重量部と、メチルセルロース８重量部、
水を１６重量部、可塑剤４重量部をコンティニュアスニ
ーダで混練する。
水を１６重量部、可塑剤４重量部をコンティニュアスニ
ーダで混練する。
上記で製造した練土を押出成形機で円管状に押出し、湿
度３０〜９０％、温度３０〜１００℃で２）乾燥し切断
する。
度３０〜９０％、温度３０〜１００℃で２）乾燥し切断
する。
上記乾燥品を窒素雰囲気中で１３５０〜１４５０℃に４
時間保ち、焼成して円管状の発熱体１を製造した。該発
熱体の大きさは外形８龍、内径６酊、長さ４００ｆｉで
抵抗は８Ωであった。
時間保ち、焼成して円管状の発熱体１を製造した。該発
熱体の大きさは外形８龍、内径６酊、長さ４００ｆｉで
抵抗は８Ωであった。
上記発熱体１の両端の電極端子部を空気に触れないよう
に被覆した後、酸素雰囲気下で１０００℃に１時間加熱
し、発熱体１中のＴ ｉＮ％ Ｓ ’ ｘＮ４を酸化さ
せて遠赤外線放射層２を形成した。
に被覆した後、酸素雰囲気下で１０００℃に１時間加熱
し、発熱体１中のＴ ｉＮ％ Ｓ ’ ｘＮ４を酸化さ
せて遠赤外線放射層２を形成した。
そして両端部に銀又は白金ペーストを用い白金、銀等を
メタライズし、電極端子３を固定した。
メタライズし、電極端子３を固定した。
次に、本発明の遠赤外線放射発熱体の特性について説明
する。第２図は、上記実施例の遠赤外線放射発熱体と、
従来の発熱体の一例である金属シーズ発熱体にそれぞれ
通電を行い表面温度を５００℃程度に発熱させたときの
赤外線放射率の測定結果を説明する特性図である。図か
られかるように本発明品は、金属シーズ発熱体に比べ波
長４μ以上の被放射体に放射されて発熱効果の大きい遠
赤外部での放射率がきわめて大きく、暖房や乾燥に非常
に有効となる。
する。第２図は、上記実施例の遠赤外線放射発熱体と、
従来の発熱体の一例である金属シーズ発熱体にそれぞれ
通電を行い表面温度を５００℃程度に発熱させたときの
赤外線放射率の測定結果を説明する特性図である。図か
られかるように本発明品は、金属シーズ発熱体に比べ波
長４μ以上の被放射体に放射されて発熱効果の大きい遠
赤外部での放射率がきわめて大きく、暖房や乾燥に非常
に有効となる。
次に本発明の遠赤外線放射発熱体の耐熱衝撃特性につい
て説明する。第１表は上記第１の実施例、それと成分組
成の異なる実施例および比較例としてアルミナとＴｉＮ
とからなる発熱体の３者の水かけ熱衝撃試験の結果を説
明する表で（化学式の前に記した数字がｖｏｌχを表す
）、直径ａｌｌ、長さ５０ｍの上記３種のパイプ状ヒー
タに通電を行い、表面温度が１００，２００．２５０，
３００．４００．４５０．５００℃の各温度になったと
きにヒータ中央部に約５０ｃｃの水をかけたときのクラ
ンク発生状態の目視および抵抗値の変化を測定した。
て説明する。第１表は上記第１の実施例、それと成分組
成の異なる実施例および比較例としてアルミナとＴｉＮ
とからなる発熱体の３者の水かけ熱衝撃試験の結果を説
明する表で（化学式の前に記した数字がｖｏｌχを表す
）、直径ａｌｌ、長さ５０ｍの上記３種のパイプ状ヒー
タに通電を行い、表面温度が１００，２００．２５０，
３００．４００．４５０．５００℃の各温度になったと
きにヒータ中央部に約５０ｃｃの水をかけたときのクラ
ンク発生状態の目視および抵抗値の変化を測定した。
第１表かられかるように、本発明品ではどちらの場合も
表面温度が４００℃のときにはじめてクランクが発生し
、アルミナを主成分とした比較品に比べて高い耐熱衝撃
性を有している。これは、発熱体１を構成するコーディ
エライトとＴｉＮ０熱膨張係数のちがいによって、熱衝
撃を受けたときに発生する微視的な変形歪みを、熱膨張
係数が両者の中間にあるＳｉ３Ｎ、を加えることによっ
て緩和することができるためと考えられる。
表面温度が４００℃のときにはじめてクランクが発生し
、アルミナを主成分とした比較品に比べて高い耐熱衝撃
性を有している。これは、発熱体１を構成するコーディ
エライトとＴｉＮ０熱膨張係数のちがいによって、熱衝
撃を受けたときに発生する微視的な変形歪みを、熱膨張
係数が両者の中間にあるＳｉ３Ｎ、を加えることによっ
て緩和することができるためと考えられる。
次に本発明の他の実施例について説明する。導電性セラ
ミック材料としては、ＴｉＮの他に窒化ジルコニウム（
ＺｒＮ）、炭化チタン（Ｔ ｉ Ｃ）、ホウ化チタン（
ＴｉＢｚ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化ハフニ
ウム（ＨｆＣ）、炭化タングステン（ＷＣ） 、炭化ケ
イ素（Ｓ ｉ Ｃ） 、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉｚ
）、ランタンクロマイト等のうち１種又は２種以上の混
合物であってもよい。
ミック材料としては、ＴｉＮの他に窒化ジルコニウム（
ＺｒＮ）、炭化チタン（Ｔ ｉ Ｃ）、ホウ化チタン（
ＴｉＢｚ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化ハフニ
ウム（ＨｆＣ）、炭化タングステン（ＷＣ） 、炭化ケ
イ素（Ｓ ｉ Ｃ） 、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉｚ
）、ランタンクロマイト等のうち１種又は２種以上の混
合物であってもよい。
また、本発明における第３のセラミック材料はＳｉ、Ｎ
、の他にアルミナ（熱膨張係数８．５ Ｘ １０−６／
’Ｃ）サイアロン（同３． ＯＸ １０−”／”Ｃ）、
炭化ケイ素（同４．８ Ｘ １０−６／’Ｃ） 、窒化
アルミ（同５．７ ｘ １０−’／”Ｃ） 、ムライト
（同４．９ Ｘ １０−ｂ／”Ｃ） 、ジルコン（同
４． Ｉ Ｘ １０−ｈ／’Ｃ）、スピネル（同６．６
ｘ １０−ｂ／”ｃ）であっても上記実施例と同様に
高い耐熱衝撃性が得られる。
、の他にアルミナ（熱膨張係数８．５ Ｘ １０−６／
’Ｃ）サイアロン（同３． ＯＸ １０−”／”Ｃ）、
炭化ケイ素（同４．８ Ｘ １０−６／’Ｃ） 、窒化
アルミ（同５．７ ｘ １０−’／”Ｃ） 、ムライト
（同４．９ Ｘ １０−ｂ／”Ｃ） 、ジルコン（同
４． Ｉ Ｘ １０−ｈ／’Ｃ）、スピネル（同６．６
ｘ １０−ｂ／”ｃ）であっても上記実施例と同様に
高い耐熱衝撃性が得られる。
第１図は本発明の遠赤外線放射発熱体の構造を説明する
断面図、第２図は本発明品と、従来の発熱体の赤外線放
射率の測定結果を説明する特性図である。 １・・・発熱体、２・・・遠赤外線放射層、３・・・電
極端子、４・・・メタライズ層。
断面図、第２図は本発明品と、従来の発熱体の赤外線放
射率の測定結果を説明する特性図である。 １・・・発熱体、２・・・遠赤外線放射層、３・・・電
極端子、４・・・メタライズ層。
Claims (4)
- （１）少なくともコーディエライトと、導電性セラミッ
ク材料と、熱膨張係数が前記コーディエライトと前記導
電性セラミックスとの中間の値を有する第３のセラミッ
ク材料とからなり、通電によって発熱する発熱部と、 前記発熱部の表面に形成された遠赤外線放射層とを備え
たことを特徴とする遠赤外線放射発熱体。 - （２）前記発熱部が９４〜０．２５ｖｏｌ％のコーディ
エライトと、５〜９５ｖｏｌ％の導電性セラミックと、
０．２５〜９０ｖｏｌ％の前記第３のセラミック材料と
からなる特許請求の範囲第１項記載の遠赤外線放射発熱
体。 - （３）前記導電性セラミック材料が窒化チタン、窒化ジ
ルコニウム、炭化チタン、ホウ化チタン、炭化ジルコニ
ウム、炭化ハフニウム、炭化タングステン、炭化ケイ素
、ケイ化モリブデン、ランタンクロマイトの１種又は２
種以上の混合物からなる特許請求の範囲第１項または第
２項いずれか記載の遠赤外線放射発熱体。 - （４）前記第３のセラミック材料が窒化ケイ素、アルミ
ナ、サイアロン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、ムラ
イト、ジルコン、スピネルの１種又は２種以上の混合物
からなる特許請求の範囲第１項又は第２項いずれか記載
の遠赤外線放射発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068263A JPS61225801A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 遠赤外線放射発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068263A JPS61225801A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 遠赤外線放射発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61225801A true JPS61225801A (ja) | 1986-10-07 |
Family
ID=13368689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60068263A Pending JPS61225801A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 遠赤外線放射発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61225801A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63136485A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | 京セラ株式会社 | セラミツクヒ−タ |
| JPH01226765A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-11 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 遠赤外線放射部材 |
| WO2002024600A1 (fr) * | 2000-09-20 | 2002-03-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ceramique a faible dilatation thermique et element pour systeme d'exposition |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60068263A patent/JPS61225801A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63136485A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | 京セラ株式会社 | セラミツクヒ−タ |
| JPH01226765A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-11 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 遠赤外線放射部材 |
| WO2002024600A1 (fr) * | 2000-09-20 | 2002-03-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ceramique a faible dilatation thermique et element pour systeme d'exposition |
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